武漢工程大學取得3D打印材料重大突破

來源：武漢工程大學

近日，界面材料研究領域頂級期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》在線發(fā)表武漢工程大學郭嘉教授課題組法籍專業(yè)教師Yoann de Rancourt de Mimérand博士在3D打印復合材料應用于光催化領域的重要研究進展。論文題為"Photoactive hybrid materials with fractal designs produced via 3D printing and plasma grafting technologies"，第一作者為Yoann de Rancourt de Mimérand博士，第二作者為化藥院2017級碩士研究生李昆；化工與制藥學院為唯一通訊單位。

Yoann de Rancourt de Mimerand，男，1987年12月出生，法國國籍。武漢工程大學化工與制藥學院教師，主要從事材料科學的研究。2007年本科畢業(yè)于法國克萊蒙費朗工程大學（Clermont-Ferrand）化學專業(yè)；2010年碩士畢業(yè)于法國勃艮第（Burgundy）大學材料工程、分子化學專業(yè)雙碩士；2013年博士畢業(yè)于法國蒙彼利埃（Montpellier）大學材料化學與物理化學專業(yè)。2014年1月至12月在歐洲膜研究所（法國）從事廢水處理方向博士后研究。主持研究項目：等離子體改性的3D"打印"聚合物接枝納米氧化鋅核殼粒子光催化產(chǎn)氫的研究。
《ACS Applied Materials & Interfaces》是界面材料研究領域頂級期刊之一，中科院JCR一區(qū)期刊，2019年影響因子（IF）8.15.

該論文旨在探索分形幾何在材料科學領域的具體應用潛力。利用3D打印技術制造的聚合物分形結構，通過等離子體接枝技術，打印高度有序并提供重要表面積的基底用來固定納米催化劑顆粒。探究了分形金字塔和分形錐體兩種分形單元，對分形金字塔進行了大量的表征，多種復雜的上層結構通過分解單元得到進一步研究。基于上述理論模型，利用計算機輔助設計(CAD)對三維結構進行了設計。在CAD模型的基礎上，采用熔融沉積技術以聚乳酸為耗材"打印"具有分形結構的多孔聚合物基質。采用核殼合成和等離子體接枝相結合的方法，成功地將納米氧化鋅包覆在聚乳酸基底上。提高了催化劑的催化表面與反應介質的接觸面積，從而提高光催化產(chǎn)氫的產(chǎn)量。

該研究的創(chuàng)新點及其科學意義在于利用氧化鋅光催化活性產(chǎn)氫氣；設計并3D"打印"具有分形結構的聚合物基質，增加光催化反應面積；首次結合核殼技術、等離子體接枝技術以及3D打印技術獲得了功能化的復合物。從幾何、尺寸和微觀結構對光催化劑進行了改進，從而提高產(chǎn)氫氣的效率。

文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b06982.